特開 2023-131585 電磁アクチュエータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023131585

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】電磁アクチュエータ

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/06 20060101AFI20230914BHJP

【ＦＩ】

F16K31/06 305E

F16K31/06 305J

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022036434

(22)【出願日】2022-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】592056908

【氏名又は名称】浜名湖電装株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096998

【弁理士】

【氏名又は名称】碓氷 裕彦

(72)【発明者】

【氏名】村井 彩揮

(72)【発明者】

【氏名】菅野 正

(72)【発明者】

【氏名】兼子 史聖

【テーマコード（参考）】

3H106

【Ｆターム（参考）】

3H106DA07

3H106DA23

3H106DB02

3H106DB12

3H106DB23

3H106DB32

3H106DC02

3H106DC17

3H106DD07

3H106EE22

3H106EE23

3H106GA13

3H106GA21

3H106KK05

3H106KK17

(57)【要約】

【課題】プランジャの磁気吸引効率を高めて、プランジャのストロークをより大きくする。
【解決手段】ステータコアの内周部で磁気絞り部より第２方向に所定距離離れた位置に段付き部を形成すると共に、この段付き部より第２方向に向けて径が漸減するステータテーパ部を形成する。プランジャの外周部に段付き部と対向する肩部を形成すると共に、径がステータテーパ部と略同じ傾斜角で漸減するプランジャテーパ部を形成し、先端にリング状磁気集中部を形成し、かつ、この内側に凹部を形成する。リング状磁気集中部に磁束を集中させ、吸引力を上昇させ、プランジャのストローク増大につながる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

通電時に励磁するコイルと、
このコイルの通電時の磁気回路内に配置されると共に、磁気絞り部を有する磁性材製のステータコアと、
前記コイルの通電時の磁気回路内に、このステータコアと磁気間隙を介して対向配置される磁性材製のプランジャと、
このプランジャを前記ステータコアから離れる第１方向に付勢するプランジャバネとを備え、
前記ステータコアは円筒形状をしており、その内周部で前記磁気絞り部より前記第１方向と反対方向である第２方向に所定距離離れた位置に径方向内側に屈曲する段付き部を形成すると共に、内周部はこの段付き部より前記第２方向に向けて径が漸減するステータテーパ部を形成し、
前記プランジャは円柱形状をしており、その外周部に前記段付き部と対向するプランジャ肩部を形成すると共に、外周部はこのプランジャ肩部より前記第２方向に向けて径がステータテーパ部と略同じ傾斜角で漸減するプランジャテーパ部を形成し、このプランジャテーパ部の前記第２方向の先端にリング状磁気集中部を形成し、かつ、このリング状磁気集中部の径方向内側は前記第１方向に窪む凹部が形成される
ことを特徴とする電磁アクチュエータ。

【請求項2】

前記磁気絞り部は、前記ステータコアの薄肉部として形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項3】

前記段付き部及び前記プランジャ肩部のいずれかには、非磁性材製のワッシャが配置される
ことを特徴とする請求項１若しくは２に記載の電磁アクチュエータ。

【請求項4】

前記ステータコアの前記ステータテーパ部の前記第２方向側には、前記プランジャの前記リング状磁気集中部と対向する第２段付き部が形成される
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。

【請求項5】

弁体と、
この弁体を前記第２方向に付勢するバルブバネと、
作動流体の流入通路、作動流体の流出通路、前記流入通路とこの流出通路との間に形成され前記弁体が当接する弁座とを有するバルブボディとを更に備え、
前記コイルの励磁時に前記プランジャが前記第２方向に移動することで、前記弁体は前記バルブバネの付勢力を受けて前記第２方向に移動する
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電磁アクチュエータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電磁アクチュエータに関し、例えば、作動流体の流路を開閉する電磁弁に用いて好適である。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ウォッシャー液の流路を切り替える電磁弁に用いられる電磁アクチュエータが開示されている。特許文献１では、電磁アクチュエータの吸引面をテーパ面とフラットな面の段付き部をすることで吸引力を維持しつつ電磁弁の小型化を達成している。

【0003】

一方で、近年では流体が電磁弁を通過する際の圧力損失を低減する為に弁体のストロークを大きくすることが求められている。電磁アクチュエータとしては、プランジャのストロークをより大きくすることが求められている。その為、電磁アクチュエータの体格を維持しつつプランジャのストロークをより大きくするためには吸引効率を一層向上させる必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１４３７４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、上記点に鑑み、プランジャの磁気吸引効率を一層高めて、プランジャのストロークをより大きくできる電磁アクチュエータの提供を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１は、通電時に励磁するコイルと、このコイルの通電時の磁気回路内に配置されると共に磁気絞り部を有する磁性材製のステータコアと、コイルの通電時の磁気回路内にこのステータコアと磁気間隙を介して対向配置される磁性材製のプランジャと、このプランジャをステータコアから離れる第１方向に付勢するプランジャバネとを備える電磁アクチュエータである。

【0007】

本開示の第１のステータコアは円筒形状をしており、その内周部で磁気絞り部より第１方向と反対方向である第２方向に所定距離離れた位置に径方向内側に屈曲する段付き部を形成すると共に、内周部はこの段付き部より第２方向に向けて径が漸減するステータテーパ部を形成している。

【0008】

本開示の第１のプランジャは円柱形状をしており、その外周部に段付き部と対向する肩部を形成すると共に、外周部はこの型部より第２方向に向けて径がステータテーパ部と略同じ傾斜角で漸減するプランジャテーパ部を形成し、このプランジャテーパ部の第２方向先端にリング状磁気集中部を形成し、かつ、このリング状磁気集中部の径方向内側は第１方向に窪む凹部が形成される。

【0009】

本開示の第１では、プランジャテーパ部の第２方向先端にリング状磁気集中部を形成し、かつ、このリング状磁気集中部の径方向内側は第１方向に窪む凹部とすることで、リング状磁気集中部に第２方向に向かう磁束を集中させることができている。その結果、吸引ギャップが大きい時の吸引力を上昇させることができ、プランジャのストローク増大につながっている。

【0010】

第２の開示は、磁気絞り部は、ステータコアの薄肉部として形成されている。ステータコアに直接磁気絞り部を形成することで、一部品とすることができてプランジャ体積を大きくでき、通過する磁束量を増やすことができる。これによっても、吸引力を全体的に底上げすることが可能となる。

【0011】

第３の開示は、段付き部及びプランジャ肩部のいずれかには、非磁性材製のワッシャが配置されている。これにより、残留磁気によりプランジャがステータコアに吸引されることが無く、コイルの非通電時には、プランジャはプランジャバネによりステータコアから第１方向に引き離される。

【0012】

本開示の第４は、ステータコアのステータテーパ部の第２方向側には、プランジャのリング状磁気集中部と対向する第２段付き部が形成されている。第２段付き部をプランジャのリング状磁気集中部と対向させることで、第２方向に向かう磁気吸引力を一層高めることができる。

【0013】

本開示の第５は、作動流体の流入通路と、作動流体の流出通路と、流入通路と流出通路との間に形成され弁体が当接する弁座とを有するバルブボディと、弁体を第２方向に付勢するバルブバネを更に備えている。そして、コイルの励磁時にプランジャが第２方向に移動すると、弁体はバルブバネの付勢力を受けて第２方向に移動する。本開示の第５では、電磁アクチュエータを電磁弁として利用できている。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】電磁アクチュエータの配管構成を説明する図である。

【図2】電磁アクチュエータの断面図である。

【図3】図２のステータコア及びプランジャを拡大する断面図である。

【図4】比較例の磁束を示す断面図である。

【図5】図２図示電磁アクチュエータの磁束を示す断面図である。

【図6】バルブハウジングの他の例を示す断面図である。

【図7】電磁アクチュエータの配管構成の他の例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本開示の電磁アクチュエータ１００を電磁弁２００として用いた例を説明する。図１に示すような配管１０に配置される電磁弁２００であり、電磁弁２００として流路のオンオフ切り替えを行うオンオフ弁を用いている。配管１０の先端に配置されるノズル１１はリアウィンドガラス１３対向し、ウォッシャー液をリアウィンドガラス１３に噴出する。カメラ配管１２のカメラノズル１４は、ウォッシャー液をカメラ１５に噴出する。

【0016】

なお、ウォッシャー液はタンク１６に貯蔵され、ポンプ１７の吐出力で噴射される。また、電磁弁２００とノズル１１との間及び電磁弁２００とカメラノズル１４との間には、ストップ弁１８が配置されている。ストップ弁１８はウォッシャー液の噴射終了時の液切れを良くするために用いられる。

【0017】

図２に示すように、電磁アクチュエータ１００は樹脂製のコイルボビン１０１の周囲にエナメル被覆された銅線からなるコイル１０２が多数回巻装されている。コイルボビン１０１は、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製で、その内周にはステータコア１１０が配置される。ステータコア１１０は磁性材で、例えばＳＵＳ４３０が用いられる。

【0018】

また、コイルボビン１０１の外周は樹脂製の外郭１２０によって覆われている。外郭１２０も、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）製で、コネクタ１２１と一体に形成されている。コネクタ１２１内には一対の端子１２２が埋込成形されており、一対の端子１２２はコイル１０２のプラス側及びマイナス側にそれぞれ接続している。

【0019】

ステータコア１１０は、図３に示すように、端部１１１が閉じた円筒形状をしている。ステータコア１１０の中間部には磁気絞り部１１２が形成されている。磁気絞り部１１２はステータコア１１０の肉厚を１ミリメートル程度以下とする薄肉部とすることで形成している。

【0020】

このステータコア１１０の内周にはプランジャ１３０が配置されている。プランジャ１３０は円柱形状で、ＳＵＳ４３０等の磁性材料からなる。プランジャ１３０とステータコア１１０の端部１１１との間には、プランジャ１３０をステータコア１１０から引き離す方向に付勢するプランジャバネ１４０が配置されている。以下の説明で、プランジャ１３０をステータコア１１０から引き離す方向を第１方向とする。第１方向は図２及び図３の下方に対応する。そして、第１方向とは反対方向を第２方向とする。第２方向は図２及び図３の上方に対応する。

【0021】

図３は図２の内、電磁アクチュエータ１００部分を拡大して示している。ステータコア１１０の磁気絞り部１１２より第２方向に所定距離（１ミリメートル程度）離れた位置には、径方向内側に屈曲する段付き部１１３が形成されている。本例では、段付き部１１３の段差面の幅は１ミリメートル程度以下である。そして、ステータコア１１０の内周部には、この段付き部１１３より第２方向に向けて径が漸減するステータテーパ部１１４が形成されている。このステータテーパ部１１４の傾斜角度は両側で５～２５度程度である。また、ステータテーパ部１１４の第２方向長さは、数ミリメートル程度である。そして、ステータテーパ部１１４の第２方向端部にも第２段付き部１１５が形成されている。第２段付き部の段差面の幅も１ミリメートル程度以下である。

【0022】

上述のプランジャバネ１４０は、ステータコア１１０の磁気絞り部１１２より第２方向側の第２円筒形状部１１８に配置されている。ステータコア１１０は、磁気絞り部１１２より第１方向側も円筒形状で、第１円筒形状部１１７となっている。そして、第１円筒形状部１１７の開口端は径方向外方に円盤状に延びて鍔部１１６となっている。

【0023】

プランジャ１３０の第２方向端部には、ステータコア１１０の段付き部１１３と対向するプランジャ肩部１３１が形成されている。かつ、プランジャ１３０の第２方向端部の外周部には、このプランジャ肩部１３１より第２方向に向けて径が漸減するプランジャテーパ部１３２が形成されている。このプランジャテーパ部１３２の傾斜角は、ステータテーパ部１１４の傾斜角と略同じ角度で漸減する形状である。

【0024】

プランジャ１３０は、プランジャテーパ部１３２の第２方向の先端に連続してリング状磁気集中部１３３を形成している。このリング状磁気集中部１３３は、上述したステータコア１１０の第２段付き部１１５と対向している。プランジャ１３０のリング状磁気集中部１３３の径方向内側は第１方向に窪む凹部１３４が形成されている。これにより、プランジャ１３０の第２方向の先端にリング状磁気集中部１３３が位置することとなる。

【0025】

上述のプランジャバネ１４０の第１方向端部はこの凹部１３４で支持されている。また、プランジャバネ１４０の第２方向端部はステータコア１１０の端部１１１で支持されている。

【0026】

プランジャ１３０のプランジャ肩部１３１には、ワッシャ１３５が係合している。ワッシャ１３５は、例えばＳＵＳ３０４等の非磁性材料で、磁性材製のステータコア１１０とプランジャ１３０が通電終了後の残留磁力によって吸引したままとなるのを防止する。なお、プランジャ１３０はステータコア１１０の第１円筒形状部１１７によってガイドされ、図２及び図３の第１方向及び第２方向に移動する。そして、プランジャ１３０の第２方向の移動は、ワッシャ１３５が段付き部１１３に当接することで規制される。換言すれば、ワッシャ１３５が段付き部１１３に当接する状態では、ステータテーパ部１１４とプランジャテーパ部１３２は当接していない。同様に、リング状磁気集中部１３３も第２段付き部１１５とは当接しない。

【0027】

コイルボビン１０１の外郭１２０の更に外周に、ヨーク１５０が配置される。ヨーク１５０は磁性材の鋼製で、例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＥ）が用いられる。そして、コイル１０２通電時に、このヨーク１５０とステータコア１１０及びプランジャ１３０によって磁気回路が形成される。

【0028】

この構造の電磁アクチュエータ１００は以下の手順で組み立てられる。まず、コイルボビン１０１の外周にコイル１０２を多数回巻装し、一対の端子１２２とコイル１０２の巻線の両端とを接続する。その状態で、外郭１２０とコネクタ１２１とを樹脂でモールド成形する。

【0029】

次いで、コイルボビン１０１の内周にステータコア１１０を配設する。その後、外郭１２０の外周にヨーク１５０を配置する。プランジャバネ１４０とプランジャ１３０とは、後述するバルブ部２０１との組付け時に、ステータコア１１０の第２円筒形状部１１８と第１円筒形状部１１７内に配置される。

【0030】

以上の構成によって、電磁アクチュエータ１００が構成される。この電磁アクチュエータ１００はＯリング２１０を介してバルブ部２０１と結合する。なお、Ｏリング２１０はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等が用いられる。電磁アクチュエータ１００とバルブ部２０１とが組み合わされて、電磁弁２００が構成される。

【0031】

バルブ部２０１は、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂製のバルブボディ２２０を備える。バルブボディ２２０には、ポンプ１７からの高圧のウォッシャー液が流入する流入通路２２１と、リアウィンドガラス１３に向かう配管１０やカメラ１５に向かうカメラ配管１２と接続される流出通路２２２が形成されている。流入通路２２１及び流出通路２２２は共に内径が３ミリメートル程度の大きさである。流入通路２２１及び流出通路２２２の端部の外周は、配管の接続が容易になるようテーパ形状となっている。テーパ形状の端部には配管肩部２２４が形成され、配管の抜け止めを図っている。

【0032】

バルブボディ２２０には弁室２２３が形成されており、弁室２２３は流入通路２２１と連通している。弁室２２３は、また、弁座２２７を介して流出通路２２２と連通している。弁座２２７は断面が円弧状若しくはテーパ形状となっている。弁座２２７の内径は５ミリメートル弱である。

【0033】

弁室２２３内には、弁座２２７に当接可能なように、弁体２３０が配置される。弁体２３０は、円筒形状をした樹脂製の主弁２３１と、この主弁２３１の第１方向端部に配置される当接部材２３２を備える。主弁２３１の第２方向端部は円盤状に形成されており、外周部に弁体２３０が第２方向に移動した際にステータコア１１０の鍔部１１６と当接するストッパ２３１０が形成されている。

【0034】

当接部材２３２はエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等のゴム材料製で、弁座２２７に着座した際、弁座２２７をシールする。そのため、当接部材２３２の第１方向端部２３２１の形状は弁座２２７の断面形状に対応する円弧状もしくはテーパ形状となっている。当接部材２３２耐水性ゴムにより一体成形され、表面にコーティングがされている。このコーティング材料は、フッ素やモリブデンといったゴムの表面融解防止や弁体と相手弁座の着座性を向上させる物質である。

【0035】

当接部材２３２の中心軸部には、後述する圧力逃がし弁２４０の通路となる通路孔２３２３が貫通している。当接部材２３２は主弁２３１内に圧入され、弁体２３０として一体に移動する。即ち、当接部材２３２と主弁２３１とは、弁体２３０として一体に第１方向及び第２方向に移動する。

【0036】

弁室２２３には、主弁２３１の外周にバルブバネ２３３が配置され、バルブバネ２３３は弁体２３０を第２方向に付勢力する。バルブバネ２３３は、弁体２３０の位置が弁室２２３内で安定する為に設けられている。そのため、バルブバネ２３３のバネ力はプランジャバネ１４０のバネ力より小さい。

【0037】

主弁２３１の内部には、圧力逃がし弁２４０が配置されている。圧力逃がし弁２４０は当接部材２３２の第２方向端部２３２２と対向し、圧力逃がし弁バネ２４１により、第２方向端部２３２２に着座している。圧力逃がし弁バネ２４１は、流出通路２２２側のウォッシャー液圧力が流入通路２２１側の圧力より、圧力逃がし弁バネ２４１で設定される所定圧以上高くなった際に、当接部材２３２の第２方向端部２３２２から離脱する。この圧力逃がし弁バネ２４１の設定圧力（逃がし圧力）は、５キロパスカル程度で、ストップ弁１８の設定圧力（解放圧力）の半分程度である。

【0038】

圧力逃がし弁２４０は円筒形状をしており、外周にはウォッシャー液が流れることが可能なように圧力逃がし溝が３か所形成されている。圧力逃がし溝は半径０．３ミリメートル程度の半円形である。

【0039】

バルブボディ２２０の第２方向端部には、電磁アクチュエータ１００との接続部２２５が形成されている。接続部２２５は円筒形状で、内部にプランジャ１３０の第１方向端部が配置される。また、接続部２２５の上部は広がって、Ｏリング２１０を受ける面を形成すると共に、ヨーク１５０と係止する係止肩部２２６を形成する。

【0040】

次に、上記構造の電磁弁２００の組み立て方法を説明する。まず、弁体２３０と逆止弁とを組付ける。この組付けは、まず主弁２３１内に、圧力逃がし弁バネ２４１、圧力逃がし弁２４０を挿入する。その状態で、主弁２３１の第１方向開口端に当接部材２３２を嵌め込んで主弁２３１と当接部材２３２とを固定する。このように組み立てられた弁体２３０と圧力逃がし弁２４０とバルブバネ２３３とを、弁室２２３に配置してバルブ部２０１の組付けを行う。

【0041】

上述のように電磁アクチュエータ１００を組み立てた後で、バルブボディ２２０の接続部２２５にＯリング２１０を配置する。この際には、ステータコア１１０の第２円筒形状部１１８内部にプランジャバネ１４０を配置し、第１円筒形状部１１７にプランジャ１３０を配置している。その後、ヨーク１５０の端部をバルブボディ２２０の係止肩部２２６にカシメ固定する。カシメは、コネクタ１２１が位置する部分を除いてヨーク１５０の全周で行う。

【0042】

このヨーク１５０のカシメによって、バルブボディ２２０の接続部２２５がステータコア１１０の鍔部１１６と当接する。そして、カシメによりＯリング２１０はステータコア１１０の鍔部１１６とバルブボディ２２０の接続部２２５によって圧縮されて変形する。

【0043】

次に、本開示の電磁弁２００の作動を説明する。ノズル１１からリアウィンドガラス１３に向けてウォッシャー液を噴出する際、及びカメラノズル１４からカメラ１５に向けてウォッシャー液を噴出する際に、流入通路２２１と流出通路２２２とを連通させる。そのため、電磁アクチュエータ１００のコイル１０２に通電する。電磁アクチュエータ１００の挙動は後述する。

【0044】

ポンプ１７の運転を開始すると、配管１０やカメラ配管１２を介して高圧のウォッシャー液が電磁弁２００に送られる。送られたウォッシャー液は流入通路２２１に流入し、次いで、弁室２２３、弁座２２７を介して流出通路２２２より流出する。

【0045】

電磁弁２００を通過したウォッシャー液は配管１０介してノズル１１よりリアウィンドガラス１３に噴射される。また、カメラ配管１２を介してカメラノズル１４よりカメラ１５に噴射される。リアウィンドガラス１３とカメラ１５の双方にウォッシャー液を噴射してもよく、いずれか一方のみとしてもよい。いずれか一方のみの場合は、噴射が必要とされる電磁弁２００のみ電磁アクチュエータ１００へ通電する。

【0046】

いずれか一方のみの電磁弁２００が弁座２２７を開弁している際、他方の電磁弁２００にも、ポンプ１７からの高圧のウォッシャー液が供給される。ただ、弁体２３０が弁座２２７に着座している状態では、ウォッシャー液の圧力は、弁体２３０を弁座２２７側に押圧する方向に作用する。そのため、弁座２２７は当接部材２３２によって確実にシールされる。なお、ウォッシャー液の圧力は４００キロパスカル程度まで上がるので、ストップ弁１８の解放圧力（１０キロパスカル程度）はほとんど問題とならない。

【0047】

リアウィンドガラス１３やカメラ１５の洗浄が終了すると、ポンプ１７を停止させる。ポンプ１７の停止に伴い配管１０やカメラ配管１２内の圧力は大気圧となるので、ストップ弁１８によって閉じられる。ストップ弁１８が閉じることで、噴射終了の液切れを良くすることができる。かつ、配管１０やカメラ配管１２内にウォッシャー液を貯めることができ、次回作動時の応答性を良くすることができる。

【0048】

次に、電磁アクチュエータ１００の作動を説明する。作動時には、コイル１０２に通電する。通電によりコイル１０２が励磁し、コイル１０２の周りに磁気回路が形成される。磁気回路は、磁性材であるヨーク１５０とステータコア１１０に形成される。ステータコア１１０には磁気絞り部１１２が形成されているので、磁気はこの磁気絞り部１１２を迂回する。具体的には、ステータコア１１０の第１円筒形状部１１７よりプランジャ１３０のプランジャテーパ部１３２に流れ、プランジャ１３０のプランジャテーパ部１３２及びリング状磁気集中部１３３からステータテーパ部１１４に流れて、ステータコア１１０の第２円筒形状部１１８に流れる。なお、磁束の流れ方向は通電される電流の向きにより第２円筒形状部１１８から第１円筒形状部１１７へ向かうこともある。

【0049】

コイル１０２への通電直後で、プランジャテーパ部１３２とステータテーパ部１１４との間隔が大きい時、図５に示すように、プランジャテーパ部１３２とステータテーパ部１１４に吸引力Ｆ１が発生する。この吸引力Ｆ１はステータコア１１０やプランジャ１３０の軸方向（第２方向）に働く力をＦ１Ｖ、ステータコア１１０やプランジャ１３０の径方向に働く力をＦ１Ｒに分解される。

【0050】

このうち第２方向に働く力Ｆ１Ｖによってプランジャ１３０が第２方向（上方向）に移動する。プランジャ１３０が移動して、プランジャテーパ部１３２とステータテーパ部１１４との重なる部分が広くなると、磁気吸引ギャップが小さくなる。そのため、プランジャ１３０の第２方向の移動に応じて、径方向の力Ｆ１Ｒが大きくなり第２方向の力Ｆ１Ｖはその分小さくなる。

【0051】

しかし、プランジャ１３０の第２方向の移動に応じて、プランジャ１３０とステータコア１１０間の隙間が小さくなるとステータコア１１０の段付き部１１３とプランジャ肩部１３１との間隔も狭くなる。そのため、段付き部１１３とプランジャ肩部１３１との間に働く第２方向の吸引力Ｆ２が大きくなる。同様に、ステータコア１１０の第２段付き部１１５とリング状磁気集中部１３３との間隔も狭くなる。そのため、第２段付き部１１５とプランジャ肩部１３１との間に働く第２方向の吸引力Ｆ２も大きくなる。結果として、プランジャ１３０を第２方向に吸引する磁力を維持できる。

【0052】

比較例として、特許文献１に示されるテーパ部の形状を図４に示す。図４の例では、ステータコア１１０は第１円筒形状部１１７と第２円筒形状部１１８とに分断され、非磁性材製のスリーブ１１９によって連結されている。従って、第１円筒形状部１１７と第２円筒形状部１１８とに分断された箇所により磁気絞り部が構成される。

【0053】

上述の通り、プランジャ１３０とステータコア１１０は、プランジャテーパ部１３２とステータテーパ部１１４との磁気ギャップ間で磁束の移動が発生する。ただ、テーパ面間は空間であり磁気抵抗が大きい。磁束は磁気抵抗の小さいところを流れようとするため、図４に示す比較例ではプランジャテーパ部１３２の先にある凸形状部Ｘまで磁束が流れる。換言すれば、磁束はプランジャテーパ部１３２に留まらず、凸形状部Ｘまで逃げる。そして、凸形状部Ｘからステータテーパ部１１４へ移動する磁束Ｙが生じる。この凸形状部Ｘからの磁束Ｙは、プランジャテーパ部１３２を流れる磁束Ｚを減らすこととなり、結果的に磁気吸引効率を低減させる要因となっている。

【0054】

一方、本開示では、図５に示すように、凸形状部Ｘを廃止ししている。凹部１３４を形成することで、プランジャ１３０の第２方向先端をリング状磁気集中部１３３としている。その結果、プランジャ１３０を通過する磁束がプランジャテーパ部１３２以外に逃げることがない。プランジャテーパ部１３２を第２方向に流れる磁束は、リング状磁気集中部１３３から逃げることが無く磁束が集中し、高効率な磁気吸引力を得ることができる。

【0055】

このような磁気吸引力により、プランジャ１３０はプランジャバネ１４０の圧縮力に反して第２方向に移動する。特に、本開示では上記の通り、電磁アクチュエータ１００の磁気吸引効率を高めているので、プランジャ１３０のストロークを大きくすることが可能である。

【0056】

プランジャ１３０の移動に伴い、弁体２３０はバルブバネ２３３によって押し上げられて、弁座２２７から離脱する。弁体２３０の第２方向の移動は、基本的には、プランジャ肩部１３１がステータコア１１０の段付き部１１３に当接するまで行われる。ただし、本例では、弁体２３０の挙動を安定させるため、主弁２３１のストッパ２３１０がステータコア１１０の鍔部１１６に当接することで、弁体２３０の第２方向の移動は終了する。

【0057】

なお、電磁弁２００の以上の動作は、ポンプ１７の運転開始前に行われる。そのため、ポンプ１７からの高圧ウォッシャー液の圧力は、弁体２３０を弁座２２７から引き離す方向に印加される。即ち、ウォッシャー液の圧力は電磁アクチュエータ１００の動作をアシストする方向に加わる。少なくとも、ウォッシャー液の圧力によって、弁体２３０の移動が妨げられることはない。

【0058】

リアウィンドガラス１３やカメラ１５の洗浄が終了すると、ポンプ１７の運転を停止し、配管１０やカメラ配管１２の圧力がストップ弁１８の解放圧力以下に下がるとストップ弁１８も閉じる。かつ、電磁アクチュエータ１００のコイル１０２への通電も終了する。ステータコア１１０の段付き部１１３とプランジャ肩部１３１との間に非磁性材製のワッシャ１３５が介在しているので、通電終了と共に、プランジャバネ１４０によりプランジャ１３０は押し下げられる。

【0059】

プランジャバネ１４０の付勢力の方がバルブバネ２３３の付勢力より大きいので、弁体２３０は弁座２２７に押し付けられる。弁座２２７も弁体２３０の当接部材２３２も円弧形状やテーパ形状であるので、上記の通り、確実にシールすることができる。

【0060】

ポンプ１７の運転が終了した状態で周囲温度が上昇すると、配管１０やカメラ配管１２内のウォッシャー液や空気が膨張する。この状態で、弁座２２７とストップ弁１８の双方が閉じているため、配管１０やカメラ配管１２内にウォッシャー液が閉じ込められることとなる。そのため、ウォッシャー液や空気の膨張により配管１０やカメラ配管１２内の圧力が上昇する恐れがある。

【0061】

圧力がストップ弁１８の解放圧力以上となれば、配管１０やカメラ配管１２内のウォッシャー液がノズル１１からリアウィンドガラス１３に垂れ出たり、カメラノズル１４からカメラ１５に漏れ出たりする恐れもある。しかしながら、本開示では、圧力逃がし弁２４０が開いて圧力を解放するので、ウォッシャー液の漏洩は確実に阻止できる。

【0062】

配管１０やカメラ配管１２内の圧力が逃がし圧力より高くなれば、圧力逃がし弁バネ２４１の付勢力に打ち勝って圧力逃がし弁２４０を持ち上げる。その結果、当接部材２３２の第２方向端部２３２２が開き、通路孔２３２３が開かれる。流出通路２２２は、圧力逃がし弁２４０の圧力逃がし溝、弁室２２３を介して、流入通路２２１と連通する。

【0063】

圧力逃がし弁２４０の逃がし圧力は、ストップ弁１８の解放圧力の半分程度である。そのため、ストップ弁１８が開く前に、圧力逃がし弁２４０が開いて、配管１０やカメラ配管１２内の圧力上昇を抑えることができる。

【0064】

上述の実施形態では、本開示の電磁アクチュエータ１００をオンオフ２方弁の電磁弁２００に用いたが、電磁アクチュエータ１００は図６の示すような三方弁の電磁弁２００にも利用可能である。三方弁は１つの流入通路２２１に対して、第１流出通路２２２０と第２流出通路２２２１との２つの流出通路を備える。

【0065】

電磁アクチュエータ１００のコイル１０２に通電していない状態では、上記の通り、プランジャバネ１４０の付勢力により第１方向に変移している。その為、弁体２３０は第１弁座２２７０から離脱すると共に、第２弁座２２７１に着座している。従って、第１流出通路２２２０はノーマルオープン流出通路となり、第２流出通路２２２１はノーマルクローズ流出通路となる。

【0066】

図７は、図６の三方弁からなる電磁弁２００を配管１０及びカメラ配管１２に接続した例を示す。ノーマルオープン流出通路である第１流出通路２２２０とノーマルクローズ流出通路である第２流出通路２２２１とのいずれをリアウィンドガラス１３用に使い、いずれをカメラ１５用に用いるかは、設計により適宜選択できる。

【0067】

リアウィンドガラス１３にノーマルオープン流出通路である第１流出通路２２２０を用いる場合、カメラ１５にウォッシャー液を噴出させる際には、コイル１０２に通電して励磁させる。上述のように、プランジャ１３０は第２方向に吸引され、弁体２３０はバルブバネ２３３の付勢力を受けて、第１弁座２２７０に着座し、第２弁座２２７１から離脱する。それにより、ノーマルクローズ流出通路である第２流出通路２２２１が開いてポンプ１７からの高圧のウォッシャー液はカメラ配管１２に流れる。

【0068】

図２及び図３の例では、薄肉部により磁気絞り部１１２を形成した。これにより、第１円筒形状部１１７と第２円筒形状部１１８とを一体化したステータコア１１０とすることができている。そして、図４に示すスリーブ１１９の厚さ分、電磁アクチュエータ１００の部品の内外径を大きくして、プランジャの体積も大きくすることができている。その結果、プランジャ１３０を流れる磁束量を増やすことができ、ひいてはプランジャ１３０の吸引力を底上げすることができている。

【0069】

また、ステータコア１１０に薄肉部による磁気絞り部１１２を設ける事で、図４に示す第１円筒形状部１１７と第２円筒形状部１１８とが別部品である時に存在する非磁性空間による磁気絞り部１１２の代わりになる。これにより、プランジャ１３０の磁束移動をできるほか、薄肉部寸法を変更することで、求められるストロークや性能により吸引力特性の調整を可能とすることができる。

【0070】

このように、本例の薄肉部による磁気絞り部１１２は、非磁性空間による磁気絞り部１１２に比してメリットが多い。ただ、本開示としては、非磁性空間による磁気絞り部１１２を除外するものではない。必要に応じ、スリーブ１１９を利用することは可能である。

【0071】

上述した例では、本開示の電磁アクチュエータ１００をバルブ部２０１と共に用いて、電磁弁２００として利用したが、本開示の電磁アクチュエータ１００の用途は、電磁弁２００以外にも多様である。部材のロック、アンロックの切り替えに用いたり、部材の角度調整に用いたりすることも可能である。

【0072】

また、上述した素材や大きさは、一例であり、要求される性能に応じて適宜選択可能である。この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。

【符号の説明】

【0073】

１００ 電磁アクチュエータ
１０２ コイル
１１０ ステータコア
１１３ 段付き部
１１４ ステータテーパ部
１３０ プランジャ
１３１ プランジャ肩部
１３２ プランジャテーパ部
１３３ リング状磁気集中部
１３４ 凹部
１４０ プランジャバネ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】